專利名稱：用玉米穗軸制備活性炭的方法
技術領域：
本發明涉及一種活性炭的制備方法，特別是涉及一種用玉米穗軸制備活性炭的方法。
背景技術：
活性炭具有獨特的孔隙結構和表面官能基、足夠的化學穩定性、機械強度及耐酸、 耐堿、耐熱等性能，廣泛用于工業三廢治理、溶劑回收、食品飲料提純、載體、醫藥、黃金提 取、半導體應用、電池和電能貯存等領域，目前全世界每年約消耗120萬噸。活性炭的原材 料主要是不可再生或昂貴的資源，如煤和木材等，因此，國內外學者一直在尋找更加經濟易 得的原材料來制備活性炭。我國是世界第一農業大國，農林副產品的廢棄物尤其豐富，這為我國的活性炭產 業提供了充足的原料來源，玉米是我國的三大農作物之一，相應產生的玉米穗軸數量巨大， 2010年我國的玉米種植面積達3000萬公頃，預計玉米產量將達到1. 68億噸，按IOOkg玉米 產生18kg玉米穗軸估算，僅2010年就將產生約3000萬噸的玉米穗軸。玉米穗軸傳統的處 置方法主要是焚燒，這不僅造成了嚴重環境污染、大量的碳排放，也是對資源的巨大浪費。活性炭的生產工藝主要分為物理活化法和化學活化法。物理活化法是依次通過炭 化和活化兩步完成活性炭的制備。化學活化法是將炭化和活化一步完成，且炭化的溫度也 較物理活化法的低，還能改善活性炭的孔隙并提高活性炭的產率。整體而言，使用化學活化 制備的活性炭較優于物理活化法，更具有商業價值.目前，國內外化學活化法生產活性炭的工藝是將制備原料與活化劑混合，后經干燥、炭 化、活化而完成。現有工藝中的混合通常采用浸漬混合，即在一定溫度下將原料浸漬于活化 劑溶液中一段時間，這種浸漬混合法存在耗時長、能耗大和需要消耗大量水等缺點，且在微 波加熱過程中會產生大量氣體對設備造成腐蝕。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種能耗低、污染小、生產成本低的用 玉米穗軸制備活性炭的方法。實現本發明目的的技術方案是一種玉米穗軸制備活性炭的方法，具有以下步驟 ①將玉米穗軸在100°c 120°c的溫度下烘干20h 30h ；②將烘干后的玉米穗軸破碎至 粒徑為0. 4mm 0. 8mm,得到玉米穗軸顆粒；③將玉米穗軸顆粒與碳酸鈉粉末按照1 1 1 3的重量比混合，得到混合物料；④將混合物料置于微波爐中進行炭化和活化，微波輻 照功率為200W 700W，微波輻照時間為5min IOmin ；⑤將活化后的混合物料依次進行酸 洗、水洗、烘干、研磨得到活性炭。上述步驟③中所述的碳酸鈉粉末的粒徑為80目 100目。上述步驟④中所述的微波輻照功率為^OW 600W，微波輻照時間為7min 9min。
上述步驟⑤中所述的酸洗是用體積比為1 10的鹽酸在80°C 100°C下煮 20min 40mino上述步驟⑤中所述的水洗是用蒸餾水將酸洗后的物料漂洗至PH為6. 5 7. 5。本發明具有的積極效果(1)本發明采用干法混合制備活性炭，即將原料與活化 劑固體粉末在無水條件下直接混合，省去活化劑溶液的配制和干燥等環節，具有節約用水、 降低能耗、工藝簡單等優點。(2)本發明采用的活化劑為價格低廉、環保的碳酸鈉，一方面克 服了傳統活化劑aiCl2、H3PO4等對環境污染，另一方面降低了生產成本。(3)本發明采用微 波輻照技術進行炭化、活化，不僅周期短、能耗低、易于控制，而且可改善活性炭的性能。(4) 本發明通過控制活化劑與原材料的比、微波輻照功率、微波輻照時間等制得吸附性能優良 的活性炭，該法所制得的活性炭比浸漬混合制得的活性炭比表面積大，吸附性能更好。
具體實施例方式(實施例1)本實施例的活性炭的制備方法具有以下步驟①將取自南京地區的經自然風干的玉米穗軸在108°C的溫度下烘干Mh。②將烘干后的玉米穗軸破碎至粒徑為0. 6mm左右，得到玉米穗軸顆粒。③取IOg的玉米穗軸顆粒與20g的作為活化劑的粒徑為100目的碳酸鈉粉末直接 混合，得到混合物料。④將混合物料置于微波爐中在^OW的微波輻照功率下炭化、活化9min。⑤將活化后的混合物料先用體積比為1 10的鹽酸(是指36wt%的濃鹽酸的體 積與水的體積之比)在90°C下煮30min，然后用蒸餾水漂洗至pH為7，再在120°C的溫度 下烘干，最后研磨至200目得到活性炭。該活性炭的碘吸附值為1575mg/g，比表面積高達 2012m2/g。(實施例2)本實施例的活性炭的制備方法具有以下步驟①將取自南京地區的經自然風干的玉米穗軸在108°C下干燥Mh。②將烘干后的玉米穗軸破碎至粒徑為0. 6mm左右，得到玉米穗軸顆粒。③取IOg的玉米穗軸顆粒與30g的作為活化劑的粒徑為100目的碳酸鈉粉末直接 混合，得到混合物料。④將混合物料置于微波爐中在595W的微波輻照功率下炭化、活化9min。⑤將活化后的混合物料先用體積比為1 10的鹽酸在90°C下煮30min，然后用蒸 餾水漂洗至PH為7，再在120°C的溫度下烘干，最后研磨至200目得到活性炭。該活性炭的 碘吸附值為198ang/g，比表面積高達23^m2/g。(對比例1)本對比例其余步驟與實施例1相同，不同之處在于步驟③取IOg的玉米穗軸顆粒浸漬 在IOOmL的含有20g碳酸鈉的水溶液中，得到混合物料。本對比例制得的活性炭的碘吸附值為1057mg/g，比表面積為1692m2/g。(對比例2)本對比例其余步驟與實施例2相同，不同之處在于步驟③取IOg的玉米穗軸顆粒浸漬4在IOOmL的含有30g碳酸鈉的水溶液中，得到混合物料。本對比例制得的活性炭的碘吸附值為15Hmg/g，比表面積為1878m2/g。有上述比較可知，采用本發明的干法混合比浸漬混合制得的活性炭的碘吸附值和 比表面積均要高。
權利要求
1.一種玉米穗軸制備活性炭的方法，其特征在于具有以下步驟①將玉米穗軸在100°c 120°c的溫度下烘干20h 30h；②將烘干后的玉米穗軸破碎至粒徑為0.4mm 0. 8mm，得到玉米穗軸顆粒；③將玉米穗軸顆粒與碳酸鈉粉末按照1 1 1 3的重量比混合，得到混合物料；④將混合物料置于微波爐中進行炭化和活化，微波輻照功率為200W 700W，微波輻照 時間為5min IOmin ；⑤將活化后的混合物料依次進行酸洗、水洗、烘干、研磨得到活性炭。
2.根據權利要求1所述的玉米穗軸制備活性炭的方法，其特征在于步驟③中所述的 碳酸鈉粉末的粒徑為80目 100目。
3.根據權利要求1所述的玉米穗軸制備活性炭的方法，其特征在于步驟④中所述的 微波輻照功率為280W 600W，微波輻照時間為7min 9min。
4.根據權利要求1所述的玉米穗軸制備活性炭的方法，其特征在于步驟⑤中所述的 酸洗是用體積比為1 10的鹽酸在80°C 100°C下煮20min 40min。
5.據權利要求1所述的玉米穗軸制備活性炭的方法，其特征在于步驟⑤中所述的水 洗是用蒸餾水將酸洗后的物料漂洗至pH為6. 5 7. 5。
全文摘要
本發明公開了一種用玉米穗軸制備活性炭的方法，包括①將玉米穗軸在100℃～120℃的溫度下烘干20h～30h；②將烘干后的玉米穗軸破碎至粒徑為0.4mm～0.8mm，得到玉米穗軸顆粒；③將玉米穗軸顆粒與碳酸鈉粉末按照1∶1～1∶3的重量比混合，得到混合物料；④將混合物料置于微波爐中進行炭化和活化，微波輻照功率為200W～700W，微波輻照時間為5min～10min；⑤將活化后的混合物料依次進行酸洗、水洗、烘干、研磨得到活性炭。本發明的方法具有節約用水、降低能耗、工藝簡單的優點。
文檔編號C01B31/12GK102050446SQ20101059416
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月18日 優先權日2010年12月18日
發明者葉招蓮, 梁國斌, 蔣莉, 賀陽穎, 馬飛 申請人:江蘇技術師范學院